城市新建區(qū)域步行指數(shù)提升方法研究

凌 銣

(揚州大學物理科學與技術(shù)學院 揚州 225000)

步行指數(shù)是國際上常用的一種量化測度步行性的方法，根據(jù)出發(fā)點一定半徑內(nèi)服務設施的空間布局和種類，計算出單點步行性得分，進而通過插值得到步行性趨勢面[1]。其研究對優(yōu)化城市日常生活設施布局，提高居民出行便利度至關(guān)重要。

國際上,從步行指數(shù)驗證及步行指數(shù)的應用進行研究的較多。鄧肯(Duncan)等以美國波士頓市的街道為例，利用GIS數(shù)據(jù)驗證Walk Score網(wǎng)站的步行指數(shù)的準確性；李因(Li Yin )通過研究紐約布法羅市的街道，衡量街道層面城市設計質(zhì)量的二維和三維GIS數(shù)據(jù)和步行指數(shù)的關(guān)系；而國內(nèi)學者多從Walk Score算法優(yōu)化及設施便利度角度進行評價。吳健生等[2]以深圳市福田區(qū)為研究對象，計算單點綠地步行指數(shù)評估深圳市福田區(qū)居民通過步行方式到達城市公園綠地的便利程度；王昊等[3]在既有步行指數(shù)模型基礎上,將步行路權(quán)形式及步行道寬度等影響步行環(huán)境的關(guān)鍵因素納入步行指數(shù)影響因素對其進行修正。

上述研究大多是對步行指數(shù)評價方法的改善，缺乏具體的提高步行指數(shù)有效措施的研究。本文選取城市新建區(qū)域——揚州科創(chuàng)新城作為研究對象，以百度地圖為日常生活設施的搜索數(shù)據(jù)庫，利用改善后的步行指數(shù)模型得到研究區(qū)域的各點數(shù)據(jù)，再利用ARCGIS插值分析得到步行性面狀數(shù)據(jù)以了解揚州科創(chuàng)新城的日常生活設施分布現(xiàn)狀，根據(jù)結(jié)果分析科創(chuàng)新城日常生活設施的布局合理性，提出相應的改善措施并進行改善后的面域步行指數(shù)對比，為未來的城市設施布局規(guī)劃提供參考。

1 研究對象

揚州科創(chuàng)新城是揚州經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)一塊高起點、高標準的規(guī)劃建設新城區(qū)，目前正處于全面開發(fā)建設階段。片區(qū)慢行水平作為新城規(guī)劃的重要組成部分，需提前謀劃、與新城開發(fā)建設同步實施。

本研究依據(jù)2020年揚州市道路網(wǎng)數(shù)據(jù)、揚州市總體規(guī)劃圖、道路綠化數(shù)據(jù)、交通設施數(shù)據(jù)及從百度地圖數(shù)據(jù)庫獲取的生活設施數(shù)據(jù)。

2 研究方法

2.1 設施分類

在目前通用的Walk Score設施分類與權(quán)重賦值法基礎上，將部分設施本土化。同時考慮到公共交通對居民出行具有極大的影響，將作為步行方式終點的公交站點及自行車租賃點納入選取范圍。在設施種類上盡可能地滿足居民的日常生活需求。

結(jié)合揚州的城市特色，適當提高娛樂場所及公園的權(quán)重，將古運河風光帶等公共景區(qū)劃入公園類，具體設施及權(quán)重見表1。

表1 日常設施分類及權(quán)重

在以上分類表的基礎上，考慮距離衰減規(guī)律，設置衰減系數(shù)，本文的距離衰減分為5個區(qū)間，若設施在點的400 m半徑內(nèi)，則賦以系數(shù)1，即沒有任何衰減，若位于400～800 m之間，則賦以0.9的衰減系數(shù)。以此類推，當距離超過2 400 m，衰減系數(shù)為0，即失去任何吸引力[4]，見圖1。

圖1 距離衰減系數(shù)圖

2.2 建立模型

按上文設施分類方法，步行指數(shù)最大值為18，將其等比例放大到100。最終得到每個點的步行指數(shù)是一個0～100的數(shù)值。

(1)

式中：Wi為某類設施的影響權(quán)重；f(s)為距離衰減系數(shù)。

但由于現(xiàn)實的出行并非兩點的直線距離，道路交叉口越密集，街區(qū)長度越短，步行的路線選擇就會越多。因此，評價步行指數(shù)時需要考慮居民出行的實際步行環(huán)境，通過對地區(qū)交叉口密度及步行沿線街區(qū)的長度調(diào)查，對步行指數(shù)進行修正[5]。本文取兩者的衰減率均為五級，具體衰減率見表2，取衰減系數(shù)Li、Ji為1減去相應等級衰減率。

表2 交叉口密度及街區(qū)長度衰減率

隨著城市居民生活水平的提高，人們對步行出行的要求不再是單一的通達性，還需考慮到出行的安全性及舒適性。因此，本次研究引入道路綠化水平參數(shù)Green來體現(xiàn)出行舒適性。

(2)

式中：Green_V為某條街道的仰視水平，Greenmax為研究范圍內(nèi)仰視綠化的最大值[6]。

語言是文化的一種載體，體現(xiàn)了這種文化的社會習俗、宗教信仰、思維方式等內(nèi)容。作為一門外語的學習，僅僅學習一些書本的內(nèi)容是遠遠不夠的，只有理解掌握了這些文化背景，才能更好的學好這門語言。教師在平時的教學過程中，要經(jīng)常滲透一些英語的文化背景，讓學生體會到中西方文化的差異。

以區(qū)域范圍內(nèi)道路交通設施是否完善來體現(xiàn)安全性。取衰減系數(shù)Si為1減去總衰減率，具體衰減率見表3。

表3 街道交通設施缺乏衰減率

綜合考慮各類影響因素，得到修正后的步行指數(shù)公式見式(3)。

(3)

式中：Wi為某類設施的影響權(quán)重；f(s)為距離衰減系數(shù)；Li為交叉口密度修正系數(shù)；Ji為街區(qū)長度修正系數(shù)；Si為道路設施修正系數(shù)；Green表示綠化水平修正系數(shù)。

3 結(jié)果分析

3.1 數(shù)據(jù)處理

在ArcMap中對科創(chuàng)新城設置100 m格網(wǎng)，獲取每個格網(wǎng)中心點。根據(jù)每個樣本點的坐標，利用python工具，在百度地圖上搜索各中心點附近400，800，1 200，1 600，2 400 m范圍內(nèi)日常生活設施分布數(shù)據(jù)，再根據(jù)上文確定的步行指數(shù)公式，得到每個樣本點的步行指數(shù)。

將得到的各點步行指數(shù)導入ArcMap，選用經(jīng)驗貝葉斯克里格插值法進行空間插值來得到經(jīng)濟開發(fā)區(qū)的面域步行指數(shù)。相比普通克里格插值法和反距離權(quán)重法，經(jīng)驗貝葉斯克里格插值法預測標準誤差比其他克里金方法更小且對于小型數(shù)據(jù)集的預測，準確度更高。研究范圍見圖2。

圖2 科創(chuàng)新城范圍內(nèi)研究點

3.2 現(xiàn)狀總體特征

科創(chuàng)新城單點步行性指數(shù)平均分為55.7，最高為88.5，最低為10.3。片區(qū)步行性南側(cè)優(yōu)于北側(cè)，東側(cè)優(yōu)于西側(cè)，整體處于“可以步行，部分活動可通過步行完成”的水平，各分段對應步行水平見表4。

表4 街道步行分數(shù)表

選取每條街道上的數(shù)據(jù)點進行加權(quán)平均，得到街道步行指數(shù)。科創(chuàng)新城主要街道步行指數(shù)最低分為26.7，最高分為85.7，集中分布在60～70、80～90這2個區(qū)間，見圖3，各街道步行指數(shù)見表5，并不能滿足揚州力爭每條街道步行指數(shù)在70分以上的要求，因此需要采取改善措施來實現(xiàn)步行指數(shù)的提升。

表5 科創(chuàng)新城現(xiàn)狀主要道路步行指數(shù)表

4 改善措施

4.1 完善土地利用

用地功能混合設計。合理的用地和建筑功能混合設計，可以使居民通過步行來滿足更多的日常生活需求。本次研究在規(guī)劃用地的基礎上，不改變各類用地面積，對用地進行重新分配，探討商居混合模式對科創(chuàng)新城步行性的改善效果[7]。

按照原先商居獨立的規(guī)劃，單點步行性指數(shù)平均值為70.6，相比現(xiàn)狀提升26.8%，處于“適宜步行，多數(shù)活動可步行完成”的水平。街道整體的步行指數(shù)都有一定幅度的提升，但施港路和定浦路仍未達標(低于70分)。

而采用商居混合布局規(guī)劃后，單點步行性指數(shù)平均值為83.4，相比規(guī)劃用地提升18.1%，提升幅度較大。街道步行指數(shù)最小值為70.8，最大值為95.7，集中分布在80～90，90～100這2個區(qū)間。

將服務設施合理布置在片區(qū)內(nèi)，形成多個小型商圈，每個商圈都可大幅度提升周圍區(qū)域的步行性，對片區(qū)整體的優(yōu)化效果突出，同時對于步行性較差的街道提升效果也十分優(yōu)秀。各街道改善后的步行指數(shù)見圖4。

圖4 步行指數(shù)圖

4.2 優(yōu)化網(wǎng)絡布局

城市小街區(qū)化。通過將城市細化成小街區(qū)，提升路網(wǎng)密度，同時改善步行環(huán)境，可以提升街道的可步行性及居民步行出行比例[8]。小街區(qū)下交通模式示意見圖5。對交通設施進行改善，也能提高慢行的便利性及安全性：斑馬線應盡量保持直線過街、標識清晰統(tǒng)一；行人過街信號燈應控制在2～2.5 m，宜同步設置倒計時器；人行道鋪裝應滿足美觀、防滑、耐久的要求，不同類型街道可結(jié)合特色選用鋪裝材料；小街區(qū)應見縫插綠，增加郵票綠地、袖珍廣場、道路綠化等。

圖5 小街區(qū)下交通模式示意圖

改善后，單點步行性指數(shù)平均值為77.8，相比規(guī)劃用地提升10.2%。街道步行指數(shù)最小值為28.0，最大值為91.9，集中分布在80～90，>90～100這2個區(qū)間，各街道步行指數(shù)見表6、圖6。

表6 小街區(qū)化下的主要道路步行指數(shù)

圖6 小街區(qū)化后步行指數(shù)圖

4.3 合理設施布局

提升公交站點/自行車租賃點覆蓋、公交引導開發(fā)(TOD)。加密規(guī)劃公交路網(wǎng)，300 m覆蓋率達到100%；加密自行車租賃點，并盡量布置在公交/軌道站點周邊與人流聚集處。改善后，單點步行性指數(shù)平均值為74.7，相比規(guī)劃用地提升5.9%，提升幅度較低。街道步行指數(shù)最小值為27.2，最大值為87.7，集中分布在70～80，>80～90這2個區(qū)間；提升站點覆蓋率，實現(xiàn)整個片區(qū)公交站/自行車租賃點服務范圍無死角覆蓋，從而提升居民步行的可達性，從整體上增加片區(qū)步行指數(shù)，但是提升效果并不明顯。

在范圍內(nèi)結(jié)合規(guī)劃用地圖與已有項目布點圖，依據(jù)“沿公交走廊控制設施密度，越近越密”的原則在不改變各類設施總量的前提下，將原先分散于整個開發(fā)區(qū)的設施盡量集中至公交站點周圍[9]。

改善后，單點步行性指數(shù)平均值為85.9，相比規(guī)劃用地提升21.7%，提升幅度較大。街道步行指數(shù)最小值為72.7，最大值為94.3，集中分布在80～90，>90～100這2個區(qū)間，各街道步行指數(shù)見表7。

表7 公交引導開發(fā)下的主要道路步行指數(shù)

公交引導開發(fā)(TOD)將服務設施集中布置在公交站點周邊，科創(chuàng)新城TOD模式規(guī)劃見圖7，圖中圓形范圍為公交站點周邊300 m半徑范圍，為行人步行可達距離。形成多個小型商圈，居民用最少的步行到達多個設施點，大幅度提升步行效率，對公交走廊輻射范圍地段的步行性提升效果突出，由于研究片區(qū)較小，因此整個片區(qū)都得到十分明顯的改善。

圖7 科創(chuàng)新城TOD模式規(guī)劃圖

4.4 改善步行環(huán)境

新增公園綠地。增加公園綠地，滿足市民就近到達公園的需求，實現(xiàn)每個居民都有一個“綠色客廳”，有效提升周圍片區(qū)的步行指數(shù)；提高街區(qū)綠化水平參數(shù)，塑造道路景觀，進而提升街道的可步行性[10]。

改善后，單點步行性指數(shù)平均值為79.9，相比規(guī)劃用地提升13%，提升幅度中等。街道步行指數(shù)最小值為35.5，最大值為89.2，集中分布在80～90區(qū)間。增加公園綠地對片區(qū)整體的提升效果較明顯，但施港路步行指數(shù)依然處于較低水平，可見對于原有步行性較差的街道優(yōu)化效果一般，各街道具體步行指數(shù)見表8。增加公園綠地后的步行指數(shù)圖見圖8。

表8 新增公園綠地下的主要道路步行指數(shù)

圖8 增加公園綠地后的步行指數(shù)圖

綜上，商居混合的用地布局與公交引導開發(fā)對于城市步行性的提升效果最為突出，所有街道步行指數(shù)均達到70分以上。提升站點覆蓋率效果相對較差。具體提升水平見表9。

表9 各改善措施下的街道步行指數(shù)提升效果對比

5 結(jié)語

商居混合的用地布局與公交引導開發(fā)兩者在本質(zhì)上均是通過合理配置社區(qū)日常服務設施，使得居民步行出行更為方便，出行需求得以滿足。

增加公園綠地與城市小街區(qū)化則是通過改善街道條件，使居民擁有一個更加安全、舒適、綠色的步行環(huán)境，從而提升步行出行意愿。

本文結(jié)合具體的城市特征，改善了步行指數(shù)模型。并選擇揚州科創(chuàng)新城，進行多種改善措施的研究，為城市新建區(qū)域的慢行交通建設提供一定的參考。但是本文研究區(qū)域較小、且未考慮商業(yè)區(qū)域規(guī)模大小對居民出行的吸引力差異。若將步行指數(shù)結(jié)果同空間人口分布數(shù)據(jù)相結(jié)合，計算出日常設施的需求量空間分布，可使研究具有更加現(xiàn)實的規(guī)劃指導意義。